(57)【要約】 【課題】  砥石の径の変化に関わりなく、簡単な構成によって空気遮蔽板と砥石の研削面の間に適正な隙間を形成できるようにし、砥石随伴空気層を確実に遮断できるようにする【解決手段】  クーラント流が研削面Ｇａに到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置に、砥石Ｇに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断するための空気遮蔽板３２を設け、空気遮蔽板３２を移動可能に保持する保持部材３３を設け、研削面Ｇと接近する方向に空気遮蔽板３２を付勢するスプリング３４を設け、砥石随伴空気層２７の空気の流れによって空気遮蔽板３２に浮力を付与してスプリング３４の押圧力に抗して空気遮蔽板３２と砥石面Ｇａとの間に微小隙間を形成する溝端面Ｌａおよび面取りＬｂを砥石Ｇの研削面Ｇａと対向する空気遮蔽板３２の先端に形成した。【選択図】  図２
2005349523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石台に砥石を回転可能に軸承し、ワークを回転駆動可能に支承するワーク支持装置と前記砥石台とを相対移動させ、流体供給装置により流体を前記砥石の研削面に供給しながら前記ワークを該研削面によって研削加工する研削装置において、前記砥石とワークが接触する研削点より砥石回転方向上流側位置に、前記砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するための空気遮蔽板を設け、
前記砥石の研削面と接離する方向に前記空気遮蔽板を移動可能に保持する保持部材を設け、
前記研削面と接近する方向に前記空気遮蔽板を付勢する接触付勢手段を設け、
前記砥石随伴空気層の空気の流れによって前記空気遮蔽板に浮力を付与して前記接触付勢手段の付勢力に抗して該空気遮蔽板と前記砥石面との間に微小隙間を形成する浮力付与部を前記砥石の研削面と対向する前記空気遮蔽板の部位に設けたことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記保持部材は、前記研削面と平行に形成された支持軸回りに前記空気遮蔽板を旋回可能に軸承し、
前記接触付勢手段は、前記支持軸を中心にして前記砥石随伴空気層の流れに抗して前記浮力付与部を前記砥石の研削面に接近させる回転力を前記空気遮蔽板に付勢することを特徴とする研削装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記空気遮蔽板の浮力付与部が前記砥石の研削面に対向する位置より僅かに砥石回転方向上流側に該空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴出装置を設け、前記砥石車の回転開始、および回転停止の際に前記流体ジェット噴出装置から該空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴射制御手段を設けたことを特徴とする研削装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記砥石の研削面に接離する方向へ前記空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、
前記砥石の回転停止中は前記空気遮蔽板の移動を規制し、前記砥石の回転中の少なくとも一時期は前記空気遮蔽板の移動を許容するように前記移動規制装置を制御する規制制御装置を設けたことを特徴とする研削装置。
【請求項５】
請求項１又は２において、
前記砥石の研削面に接離する方向へ前記空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、
前記砥石の研削面を修正するときのみ前記移動規制装置を操作して前記空気遮蔽板の移動を許容する規制制御装置を備えたことを特徴とする研削装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいづれか１つにおいて、
前記流体供給装置の流体ノズルを前記空気遮蔽板に一体的に形成したことを特徴とする研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石の研削面の外周を連れ回りする砥石随伴空気層を遮断し、クーラント流を確実に研削面に付着させるようにして研削加工を行う研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、加工の高速化に伴い、ダイヤモンドやＣＢＮなどの高硬度の超砥粒を用いた砥石が開発されている。この超砥粒砥石を用いた場合、砥石の周速を１００ｍ／ｓ以上にまで上げることが可能となる。また、ワークを砥石で研削するときには、ワークと砥石車との研削点にクーラントを供給して冷却および潤滑することにより研削熱によるワークの研削焼け、熱歪み等を防止することが必要となる。
【０００３】
ところで、砥石が回転すると、砥石周りの空気が連れ回りして砥石随伴空気層を形成され、この砥石随伴空気層は砥石の周速が上昇するにつれ、強固になることが知られている。上述したように超砥粒砥石を高速で回転した場合、強固な砥石随伴空気層が砥石周囲に発生するため、外部から供給されるクーラントの浸入を砥石随伴空気層が阻止し、クーラントを研削点に十分供給することができなかった。このため、クーラントを研削点に十分に供給できるようにするために従来では、特許文献１に記載されるような技術が開発された。
【０００４】
この特許文献１に記載されている技術は、特許文献１の図１に示されるように、流体ノズル（第１ノズル）３８がクーラントを供給する供給点より、砥石１４の回転方向上流側位置に、砥石随伴空気層を遮断するための空気遮蔽板５０を設け、クーラントの供給点付近の砥石随伴空気層を排除し、ワークと砥石車との研削点にクーラントが確実に到達するようにしている。また、特許文献１に記載されているように、砥石随伴空気層を遮断するためには、空気遮蔽板５０の先端と砥石１４の外周面との隙間を０．２ミリ以下に維持することが必要である。
【特許文献１】特開平６−１５５３００号公報（第３頁段落番号［００１８］から第４頁段落番号［００２０］、同頁段落番号［００２７］、図１、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
砥石径は、使用とともに減少し、この砥石径の減少とともに空気遮蔽板と砥石外周との間の隙間を調整する必要がある。このため、特許文献１では、空気遮蔽板５０と砥石外周の接触状態を検出するＡＥセンサ７０を空気遮蔽板５０に装着し、空気遮蔽板５０の位置を移動させるためのパルスモータ６４を設け、ＡＥセンサ７０からの接触信号が所定の値になるように空気遮蔽板５０の位置をパルスモータ６４によって移動させるようにしている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように構成した場合、ＡＥセンサ７０、パルスモータ６４、およびこれらを制御するコントローラ７２が必要となり、装置が大型化してしまう問題があった。一般的に砥石は砥石ガードによって包囲されているが、近年、研削装置全体のコンパクト化のため、砥石ガードの大きさも縮小される傾向にあり、特許文献１に示されるような装置を砥石カバー内に収納することが困難となってきた。また、ＡＥセンサは、ワークを研削するときの振動等、周囲の振動を検出して誤動作する恐れがある。
【０００７】
従って、本発明は、砥石の径の変化に関わりなく、簡単な構成によって空気遮蔽板と砥石の研削面の間に適正な隙間を形成できるようにし、砥石随伴空気層を確実に遮断できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、砥石台に砥石を回転可能に軸承し、ワークを回転駆動可能に支承するワーク支持装置と砥石台とを相対移動させ、流体供給装置により流体を供給しながらワークを研削面によって研削加工する研削装置において、砥石とワークが接触する研削点より砥石回転方向上流側位置に、砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するための空気遮蔽板を設け、砥石の研削面と接離する方向に空気遮蔽板を移動可能に保持する保持手段を設け、研削面と接近する方向に空気遮蔽板を付勢する接触付勢手段を設け、砥石随伴空気層の空気の流れによって空気遮蔽板に浮力を付与して接触付勢手段の付勢力に抗して該空気遮蔽板と砥石面との間に微小隙間を形成する浮力付与部を砥石の研削面と対向する空気遮蔽板の部位に設けたことにある。
【０００９】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、保持部材は、研削面と平行に形成された支持軸回りに空気遮蔽板を旋回可能に軸承し、接触付勢手段は、砥石随伴空気層の流れに抗して浮力付与部を砥石の研削面に接近させるように支持軸を中心とする回転力を空気遮蔽板に付勢することにある。
【００１０】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、空気遮蔽板の浮力付与部が砥石の研削面に対向する位置より僅かに砥石回転方向上流側に空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴出装置を設け、砥石車の回転開始、および回転停止の際に流体ジェット噴出装置から空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴射制御手段を設けたことにある。
【００１１】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、砥石の研削面に接離する方向へ空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、砥石の回転停止中は空気遮蔽板の移動を規制し、砥石の回転中の少なくとも一時期は空気遮蔽板の移動を許容するように移動規制装置を制御する規制制御装置を設けたことにある。
【００１２】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、砥石の研削面に接離する方向へ空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、砥石の研削面を修正するときのみ移動規制装置を操作して空気遮蔽板の移動を許容する規制制御装置を備えたことにある。
【００１３】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至５のいづれか１つにおいて、流体供給装置の流体ノズルを空気遮蔽板に一体的に形成したことにある。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、空気遮蔽板の砥石の外周研削面と、この外周研削面に対向する浮力付与部との間に砥石随伴空気層の空気の流れを作用させて動圧を発生させ、この動圧によって空気遮蔽板に浮力を発生させることにより、砥石の径に関わりなく簡単な構成により外周研削面と空気遮蔽板との間に適正な数値（０．２ミリ以下）の微小隙間を形成することができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、空気遮蔽板を支持軸の回りで旋回するようにすれば、空気遮蔽板の研削面に接近する方向に移動を簡単な構成で抵抗なく行わせることができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、砥石の回転開始、および回転停止において、外周研削面と浮力付与部との間にエアジェットを供給することにより、砥石の回転が遅くて砥石随伴空気層による十分な浮力が得られない場合に砥石と空気遮蔽板の接触が防止される。これによって空気遮蔽板は砥石の回転開始、および回転停止時に砥石に接触して削られることを防止できる。
【００１７】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、砥石の回転が停止しても、移動規制装置が外周研削面と浮力付与部の間の微小隙間を維持するので、空気遮蔽板が砥石の回転開始、および回転停止に砥石に接触して削られることを防止できる。また、研削加工中における砥石の径の変化は、研削面と浮力付与部の間の適正な微小隙間に影響を及ぼす程ではない。従って、砥石の回転が一定速度回転になった一時期に空気遮断板の移動の規制を解除し、再び、空気遮断板の移動を規制することにより、前記微小隙間を適正な量に調整することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、削加工中における砥石の径の変化は、研削面と浮力付与部の間の適正な微小隙間に影響を及ぼす程ではないので、砥石修正時に空気遮断板の移動の規制を解除し、再び、砥石修正後に空気遮断板の移動を規制することにより、砥石修正によって砥石径が大きく変化しても微小隙間を適正な量に調整することができる。
【００１９】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、流体ノズルを砥石の径が変化しても研削点に流体を確実に供給できるようにすることが必要である。従って空気遮断板に流体ノズルを形成することにより、特に駆動源を設けることなく、流体ノズルを砥石の径に追従して移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の第１の実施形態に係る研削装置について図１乃至図７に基づいて説明する。ベッド１０上には、砥石台１１が摺動可能に載置され、サーボモータ１２によりボールネジ機構を介してワークＷに接近離間するＸ軸方向に進退移動される。砥石台１１には、一端に砥石Ｇが取り付けられた砥石軸１３が回転可能に軸承され電気モータ２９により回転駆動される。砥石Ｇは鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状の基体の外周面にダイヤモンド又はＣＢＮの砥粒を含有した複数の砥石チップが接着されて構成されている。ベッド１０上にはテーブル１４が摺動可能に装架され、サーボモータ１５によりボールネジ機構１６を介してＸ軸と直角なＺ軸方向に移動される。テーブル１４上には、ワーク支持装置１７を構成する主軸台（図略）および心押台１８が取り付けられ、ワークＷは主軸台と心押台１８との両センタ間に挟持され回転駆動される。
【００２１】
砥石台１１には砥石Ｇを覆う砥石ガード１９が固定されている。砥石ガード１９は砥石Ｇの上面を覆う天板１９ａと、側面を覆う側板１９ｂを備えている。
【００２２】
天板１９ａの上面には、流体供給装置２０の流体ノズル２１が取り付けられ、流体ノズル２１からは、砥石ＧがワークＷを研削加工する研削点Ｐに向けてクーラントが供給され、このクーラント流は研削点Ｐ近傍の到達点Ｇｄで研削面Ｇａに到達する。なお、本実施の形態において、クーラントは、砥石ＧおよびワークＷの冷却、潤滑を行うために使用される流体全般を意味し、例えば、潤滑油等の液体、冷却用の気体（冷風）、および、これらの液体と気体を混合したミスト状の流体が挙げられる。
【００２３】
砥石ガード１９の天井板１９ａには、図２および図３に示すように砥石随伴空気層２７を遮断するための遮蔽機構３０が取り付けられている。この遮蔽機構３０は、保持部材３１および空気遮蔽板３２を備え、保持部材３１は、外周研削面Ｇａの幅方向に細長い筒状体をなしている。保持部材３１は、長手方向の一端が天井１９ａの開口端側に取り付けられ、他端が砥石Ｇの回転中心に向かう方向に延在している。保持部材３１内にはスライドベアリング３３を介して空気遮蔽板３２が砥石Ｇの回転軸線に向かう径方向に摺動可能に保持されている。この空気遮蔽板３２は所定の板厚を供えた平板状であって、天井版１９ａと空気遮蔽板３２の間には、空気遮蔽板３２を砥石Ｇの外周研削面Ｇａに押し付けようとする押圧力Ｆ１を付与するスプリング３４が介在されている。砥石Ｇの研削面Ｇａ側の空気遮蔽板３２の端面には、クーラント流が外周研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置において、砥石Ｇの外周研削面Ｇａおよび両側面Ｇｂ，Ｇｃを包囲する開口溝３５が形成されている。開口溝３５の溝端部３５ａは、砥石Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断するために、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと対向して砥石Ｇの外周研削面Ｇａを横切る方向に延在し、浮力付与部である溝端部３５ａは、空気遮蔽板３２の板厚によって形成される外周研削面Ｇａと平行な溝端面Ｌａと、砥石Ｇａの回転方向逆側の一辺に形成された面取りＬｂから構成される。また、開口溝３５の両側縁３５ｂ，３５ｃは砥石Ｇの両側面Ｇｂ，Ｇｃと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Ｐより下方位置まで延在している。
【００２４】
溝端面Ｌａおよび面取りＬｂより構成される溝端部３５ａは、砥石随伴空気層２７が砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間に侵入することによって生じる動圧を利用し、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間を広げる方向、すなわち空気遮蔽板３２を砥石Ｇの放射方向に移動させる浮力Ｆ２を得るために利用される。
【００２５】
ここで、押圧力Ｆ１と浮力Ｆ２の関係について、図４、図５を用いて説明する。溝端部３５ａの溝端面Ｌａと外周研削面Ｇａとの間に形成される微小隙間は、押圧力Ｆ１＝浮力Ｆ２となる空気遮蔽板３２の位置で決定される。浮力Ｆ２は、上述したように、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間に砥石随伴空気層２７が侵入することによって生じる動圧を利用するものである。図４は微小隙間と動圧によって生じる浮力Ｆ２の関係を示している。図４に示される如く、浮力Ｆ２は、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間が所定以下になると急激に大きくなる。また、浮力Ｆ２は、微小隙間の距離に依存して砥石Ｇの径に関わらず常に一定であることから、押圧力Ｆ１を調整することにより、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間の大きさを調整できる。また、浮力Ｆ２は、砥石Ｇの径に依存しないから常に一定の押圧力を発生する手段、例えば本実施の形態におけるスプリング３４を用いることができる。また、空気遮蔽板３２自体も自重があることから、この空気遮蔽板３２の自重による押圧力を利用してもよい。さらに、図５に示すように、動圧による浮力Ｆ２は、溝端面Ｌａの面積を大きくすることで大きくなることから、溝端面Ｌａの面積、すなわち空気遮蔽板３２の板厚を調整し、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間の大きさを調整できる。また、面取りＬｂを形成し、この面取りＬｂの傾斜を調整することによっても動圧による浮力Ｆ２を調整できる。空気遮蔽板３２によって砥石随伴空気層２７を遮断するためには、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間の大きさを０．２ミリ以下になるように調整する必要がある。本実施の形態では、空気遮蔽板３２の自重およびスプリング３４によって押圧力Ｆ１を調整し、溝端面Ｌａの面積および面取りＬｂの傾斜によって浮力Ｆ２を調整してある。なお、砥石随伴空気層２７は砥石Ｇの周速によって変化することから、これら、空気遮蔽板３２の自重およびスプリング３４による押圧力Ｆ１の調整、溝端面Ｌａの面積および面取りＬｂの傾斜による浮力Ｆ２の調整は、研削時における砥石Ｇの周速に応じて調整することが必要となる。
【００２６】
再び、図１に戻り、遮蔽機構３０より砥石回転方向上流側位置にはエアジェットノズル３６が天井板１９ａから装架されている。このエアジェットノズル３６は例えば電磁駆動式の開閉弁３７を介して工場エア等の加圧エア源に接続され、エアジェットを砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間に向かって噴射し、空気遮蔽板３２に浮力を付与する。
【００２７】
サーボモータ１２には、図６に示すようにデジタルサーボ制御装置４０ａが接続されている。このデジタルサーボ装置４０ａは機械全体を制御するＣＮＣ装置４１に接続され、ＣＮＣ装置４１からの送り指令とエンコーダ１２ａからの砥石台１１の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ１２を回転制御し、砥石台１１の送り速度および移動位置を制御する。サーボモータ１５にはデジタルサーボ制御装置４０ｂが接続され、このデジタルサーボ装置４０ｂはＣＮＣ装置４１に接続されている。デジタルサーボ装置４０ｂは、ＣＮＣ装置４１からの送り指令とエンコーダ１５ａからのテーブル１４の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ１５を回転制御し、テーブル１４の送り速度および移動位置を制御する。
【００２８】
ＣＮＣ装置４１には、デジタルサーボ装置４０ａ、４０ｂの他に、ＣＮＣ装置４１からの指令に基づいて開閉弁３７の開閉や流体供給装置２０の制御を行うシーケンスコントローラ（以下「ＰＬＣ」いう）４２、および各種情報の入出力を行う入出力装置４３が接続されている。
【００２９】
流体供給装置２０は、ポンプ２２、モータ２３およびモータ２３の回転を制御するインバータ回路２４から構成される。インバータ回路２４は、ＰＬＣ４２に接続され、ＰＬＣ４２を介してＣＮＣ装置から指令されるポンプ２２の回転開始、回転停止の指令および回転数に基づいてモータ２３の回転を制御して流体ノズル２１に対してポンプ２２の回転数に応じた流量のクーラントを供給する。
【００３０】
ＣＮＣ装置４１は、ＣＰＵ４４とＲＯＭ４５と入力データ等を記憶するＲＡＭ４６とを備えている。ＲＯＭ４５は、ＮＣプログラムとして研削サイクルを制御する研削プログラムを記憶している。
【００３１】
次に、上記のように構成された研削装置の研削開始時の動作を図７のフローチャートに基づいて説明する。この図７のフローチャートはＣＮＣ装置４１のＲＯＭ４５に記憶されたＮＣプログラムの動作を示すもので、入出力装置４３からＣＮＣ装置４１に加工開始が指令されたときに実行される。始めに砥石Ｇが停止状態においては、砥石随伴空気層２７が発生しておらず、空気遮蔽板３２は、スプリング３４の押圧力Ｆ１によって砥石Ｇの外周砥石面Ｇａに接触した状態にある。
【００３２】
プログラムが開始されると、はじめにステップ１００においてＣＮＣ装置４１は、ＰＬＣ４２を介して開閉弁３７を開く指令を出力する。開閉弁３７が開かれると、加圧エア源２５から開状態の開閉弁３７を介してエアジェットがエアジェットノズルに供給され、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に向かって噴射される。エアジェットが砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に噴射されると、エアジェットによる動圧が発生し、空気遮蔽板３２に浮力Ｆ２が作用する。浮力Ｆ２が空気遮蔽板３２に作用すると、空気遮蔽板３２はスプリング３４の押圧力Ｆ１に抗して天板１９ａ側に移動し、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に微小隙間が形成される。そして、ステップ１０１において、開閉弁３７を開いてから１秒経過後に、ステップ１０２に移行し、電気モータ２９に回転指令が出され、砥石Ｇが回転を開始する。このように、砥石Ｇの回転開始時に空気遮蔽板３２を外周研削面Ｇａから離しておくことにより、溝端部３１が外周研削面Ｇａに削られることを防止できる。
【００３３】
砥石Ｇが回転を開始すると、回転の上昇とともに外周砥石面Ｇａの外周に砥石Ｇに空気が連れ回りして空気随伴空気層２７が徐々に発生する。すると、砥石随伴空気層２７の発生とともに、空気遮蔽板３２は砥石随伴空気層２７を到達点Ｇｄに到達する前に遮蔽する。このとき、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間にエアジェットと砥石随伴空気層２７の空気の流れの両方が作用する。エアジェットと砥石随伴空気層２７の空気の流れの両方が外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の作用により、空気遮蔽板３２には、さらに浮力Ｆ２が作用して砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間を広げることになる。この状態において、ステップ１０３でＣＮＣ装置４１は、電気モータ２９が定速回転になったかを検出し、電気モータ２９が定速回転になっていれば、次のステップ１０４に進み、ＰＬＣ４２を介して開閉弁３７を閉じる指令を出力され、エアジェットの供給が停止される。このエアジェットが停止されると、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間には、砥石随伴空気層２７の空気の流れのみが作用するようになり、浮力Ｆ２が弱まる。浮力Ｆ２が弱まるとスプリング３４の押圧力Ｆ１の作用によって空気遮蔽板３２が外周砥石面側に押し戻され、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間は、当初予定していた０．２ミリ付近で安定する。これによって空気遮蔽板３２は、砥石随伴空気層２７によって外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に０．２ミリ程度の微小隙間を形成しつつ、研削点Ｐ側へ進行しようとする砥石随伴空気層２７を遮断することになる。そして、ステップ１０５に進むと、ワークＷの回転指令が出され、ワークＷが主軸台と心押台１８との両センタ間に挟持されて回転され、砥石台１１がサーボモータ１２により前進される。ステップ１０６ではＣＮＣ装置４１からＰＬＣ４２を介して流体供給装置２０にクーラントの供給指令が出力される。クーラントの供給指令が出力されると流体供給装置２０は、流体ノズル２１からクーラント流を砥石Ｇの到達点Ｇｄに向かって供給する。このとき、砥石随伴空気層２７は空気遮蔽板３２により到達点Ｇｄに到達しないので、流体ノズル２１から供給されたクーラント流は、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに確実に供給される。その後、ステップ１０７において、砥石ＧによるワークＷの研削加工が行われる。そして、ステップ１０７におけるワークＷの研削加工が完了するとステップ１０８に移行する。ステップ１０８に移行すると、ＣＮＣ装置４１は、ＰＬＣ４２を介して開閉弁３７を開く指令を出力する。開閉弁３７が開かれると、加圧エア源から開状態の開閉弁３７を介してエアジェットがエアジェットノズル３６に供給され、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間に向かって噴射される。エアジェットが微小隙間に向かって噴射されると、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間にエアジェットと砥石随伴空気層２７の空気の流れの両方が作用し、エアジェットと砥石随伴空気層２７の空気の流れの両方が外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の作用により、空気遮蔽板３２には、さらに浮力Ｆ２が作用して砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間を広げることになる。この状態でステップ１０９に進行して電気モータ２９の回転停止指令が指令されると、砥石Ｇの回転が徐々に遅くなる。これによって砥石Ｇの外周を空気が連れ回りしなくなって砥石随伴空気層２７が消滅する。このとき、空気遮蔽板３２には、ジェットノズル３６からのエアジェットが作用していることから、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間が維持される。このように、砥石Ｇの回転停止時に空気遮蔽板３２を外周研削面Ｇａから離しておくことにより、溝端部３１が外周研削面Ｇａに削られることを防止できる。そして、ステップ１１０において、ＣＮＣ装置４１は電気モータ２９が停止したかを検出し、電気モータ２９が停止していれば、次のステップ１１１に進み、ＰＬＣ４２を介して開閉弁３７を閉じる指令を出力され、エアジェットの供給が停止される。
【００３４】
以上のように、空気遮蔽板３２の砥石Ｇの外周研削面Ｇａと、この外周研削面Ｇａに対向する溝端部３５ａとの間に砥石随伴空気層２７の空気の流れを作用させて動圧を発生させ、この動圧によって空気遮蔽板３２に浮力Ｆ２を発生させることにより、砥石Ｇの径に関わりなく簡単な構成により外周研削面Ｇａと溝端部３５ａとの間に適正な数値（０．２ミリ以下）の微小隙間を形成することができる。また、砥石Ｇの回転開始、および回転停止において、外周研削面Ｇａと溝端部３５ａとの間にエアジェットを供給することにより、砥石Ｇの回転が遅く砥石随伴空気層２７によるて十分な浮力Ｆ２が得られない場合に砥石Ｇと空気遮蔽板３２の接触を防止できる。これによって空気遮蔽板３２は砥石Ｇの回転開始、および回転停止に砥石Ｇに接触して削られることを防止できる。
【００３５】
なお、空気遮蔽板３２は砥石Ｇの回転開始、および回転停止に砥石Ｇに削られることを前提に製作されているのであれば、エアジェットを供給する必要はない。この場合、空気遮蔽板３２はケミカルウッド等の快削性の材料で形成すればよい。
【００３６】
次に第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、空気遮蔽板３２が砥石Ｇの回転開始、および回転停止時に砥石Ｇに削られることを防止するために、第１の実施の形態におけるエアジェットノズル３６に代えて、砥石Ｇが停止するときは、空気遮蔽板３２の移動を規制する移動規制装置を設ける点にある。
【００３７】
なお、この第２の実施形態は、エアジェットノズル３６、開閉弁３７に代えて移動規制装置を設けた以外は、第１の実施形態と構成が同じであることから同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
この移動規制装置は、図８に示すように保持部材３１の側面に装着された電磁ソレノイド５０である。この電磁ソレノイド５０は、空気遮蔽板３２の側面に当接するプランジャ５１と、ハウジング５２と、コイルばね５３、および電磁石５４を備えている。ハウジング５２は保持部材３１の側面に固定され、このハウジング５２には空気遮蔽板３２の移動方向と直交する方向に内孔５５が形成され、この内孔５５の外周に円筒状の電磁石５４が配置されている。内孔５５には、フランジャ５１が摺動自在に挿入され、プランジャ５１が空気遮蔽板３２の側面に当接したとき空気遮蔽板３２の外周研削面Ｇａの方向への移動を規制する。プランジャ５１の後端にはコイルばね５３が挿入され、プランジャ５１を空気遮蔽板３２の側面に押し付けるようにしている。電磁石５４は電磁力によってプランジャ５１を空気遮蔽板３２の側面から離間させる方向に吸引する。以上のように構成された研削装置の動作について説明する。砥石Ｇの回転停止時にはコイルばね５３の押圧力によってプランジャ５１が空気遮蔽板３２の側面に押し付けられ、空気遮蔽板３２は移動を規制されている。このとき、空気遮蔽板３２の外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間には微小隙間が維持されている。この状態で砥石Ｇが回転されて砥石随伴空気層２７が発生した時点で電磁石５４をオンとしてプランジャ５１による空気遮蔽板３２の移動を解除する。これによって外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間には、砥石随伴空気層２７の空気の流れが作用するようになり、浮力Ｆ２と押圧力Ｆ１の作用によって空気遮蔽板３２が移動し、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間は、当初予定していた０．２ミリ付近で安定する。この後、研削加工を実行する。また、砥石Ｇの回転停止が指令されると、電磁石５４をオフにしてプランジャ５１による空気遮蔽板３２の移動を規制する。これによって砥石Ｇの回転が停止しても、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間は維持され、空気遮蔽板３２は砥石Ｇの回転開始、および回転停止に砥石Ｇに接触して削られることがなくなる。なお、研削加工中における砥石Ｇの径の変化は、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の適正な微小隙間に影響を及ぼす程ではない。従って、砥石Ｇの回転が一定速度回転になった一時期に空気遮断板３２の移動の規制を解除し、再び、空気遮蔽板３２の移動を規制するようにすれば、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間が適正な量に調整される。
【００３９】
さらに、砥石Ｇの径は、砥石Ｇの外周研削面Ｇａを修正するときに大きく減少する。従って砥石Ｇの径の変化の大きい外周研削面Ｇａの修正時に空気遮蔽板３２の移動の規制を解除し、外周研削面Ｇａの修正完了後に空気遮蔽板３２の移動を規制すれば、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間の微小隙間が適正な量に調整される。
【００４０】
次に第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は、第１の実施の形態における空気遮蔽板３２の移動方向が直線であったのに対し、空気遮蔽板３２を揺動するよう支持したことに特徴がある。具体的には、図９に示すように空気遮蔽板３２が略Ｌ字状に形成され、この空気遮蔽板３２の中央付近が外周研削面Ｇａと平行に延在された支持軸６０に旋回可能に軸承される。空気遮蔽板３２の外周研削面Ｇａ側の先端には、クーラント流が研削面に到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置において、砥石Ｇの研削面Ｇａおよび両側面Ｇｂ，Ｇｃを包囲する開口溝３５が形成されている。開口溝３５の溝端部３５ａは、砥石Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断するために、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと対向して砥石Ｇの外周研削面Ｇａを横切る方向に延在し、溝端部３５ａは、空気遮蔽板３２の板厚によって形成される外周研削面Ｇａと平行な溝端面Ｌａと、砥石Ｇａの回転方向逆側の一辺に形成された面取りＬｂから構成される。溝端面Ｌａおよび面取りＬｂより構成される溝端部３５ａは、砥石随伴空気層２７が砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間に侵入することによって生じる動圧を利用し、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間を広げる方向、すなわち空気遮蔽板３２を砥石Ｇの放射方向に移動させる浮力Ｆ２を得るために利用される。空気遮蔽板３２の開口溝３５が形成された側とは逆側の後端には、スプリング６１の一端が固定されている。このスプリング６１の他端は、砥石ガード１９の側板１９ｂに取り付けられた固定板６１に固定され、空気遮蔽板３２はスプリング６１の押圧力Ｆ１によって空気遮蔽板３２を砥石Ｇの外周研削面Ｇａに押し付けようとする方向の旋回力、すなわち、図９における時計方向の回転が付与される。
【００４１】
以上のように構成された研削装置の動作について説明する。砥石Ｇの回転により砥石随伴空気層２７が発生すると、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に動圧が発生して、空気遮蔽板に浮力Ｆ２を作用する。この浮力Ｆ２によって空気遮蔽板３２を支持軸の回りでスプリング６１の押圧力Ｆ１に抗して旋回（図９では反時計回りに）させ、押圧力Ｆ１と浮力Ｆ２が釣り合う位置に停止させて外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に微小隙間（０．２ミリ以下）が形成される。このとき、砥石随伴空気層２７は空気遮蔽板３２により到達点Ｇｄに到達しない。このため、流体ノズル２１から供給されたクーラント流は、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに確実に供給される。
【００４２】
なお、砥石Ｇの回転開始時および回転停止時には、第１の実施の形態におけるエアジェットノズル３６、開閉弁３７を用い、エアジェットを砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に吹き付けることにより、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に動圧を発生させ、空気遮蔽板３２に浮力Ｆ２を作用させるようにすればよい。このように、空気遮蔽板３２を支持軸６０の回りで旋回するようにすれば、空気遮蔽板３２を可動させるための可動抵抗を少なくできる。
【００４３】
次に、第４の実施の形態について説明する。この第４の実施の形態は、空気遮蔽板３２の動きを利用して流体ノズル２１を動かして、砥石Ｇの径が変化しても研削点Ｐにクーラントを確実に供給できるようにしたことを特徴とする。
【００４４】
具体的な構成を図１０に示す。図１０において砥石ガード１９の天板１９ａの上面には、流体供給装置２０の流体ノズル２１が取り付けられている。流体ノズル２１は、天板１９ａの上面において旋回中心Ｏにて旋回可能に取り付けられるとともに、天板１９ａから砥石ＧとワークＷの研削点Ｐに向かって垂下し、先端が砥石Ｇの径方向に移動するよう構成されている。流体ノズル２１の途中には砥石Ｇの外周研削面Ｇａの方向に延在する板状の空気遮蔽板３２が形成されている。この空気遮蔽板３２は、クーラント流が研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置において、砥石Ｇの研削面Ｇａおよび両側面Ｇｂ，Ｇｃを包囲する開口溝３５が形成されている。開口溝３５の溝端部３５ａは、砥石Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断するために、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと対向して砥石Ｇの外周研削面Ｇａを横切る方向に延在し、溝端部３５ａは、空気遮蔽板３２の板厚によって形成される外周研削面Ｇａと平行な溝端面Ｌａと、砥石Ｇａの回転方向逆側の一辺に形成された面取りＬｂから構成される。溝端面Ｌａおよび面取りＬｂより構成される溝端部３５ａは、砥石随伴空気層２７が砥石Ｇの外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間に侵入することによって生じる動圧を利用し、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に形成される微小隙間を広げる方向、すなわち空気遮蔽板３２を砥石Ｇの放射方向に移動させる浮力Ｆ２を得るために利用される。流体ノズル２１の旋回中心に近い基端には、流体ノズル２１を砥石Ｇの外周研削面Ｇａに接触させる方向の力（圧縮力）を作用させるスプリング６５の一端が連結されている。このスプリング６５は他端が砥石ガード１９に固定され、このスプリング６５の圧縮力によって流体ノズル２１に砥石Ｇの外周研削面Ｇａに接触させる方向の力を作用させ、この結果、空気遮蔽板にはスプリング６５の圧縮力によって空気遮蔽板３２を砥石Ｇの外周研削面Ｇａに押し付けられることになる。すなわち、空気遮蔽板３２には外周研削面Ｇａに押し付けられる押圧力Ｆ１がスプリング６５の圧縮力によって作用することになる。
【００４５】
以上のように構成された研削装置の動作について説明する。砥石Ｇの回転により砥石随伴空気層２７が発生すると、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に動圧が発生して、空気遮蔽板３２に浮力Ｆ２を作用させる。この浮力Ｆ２は、スプリング６５によって作用する空気遮蔽板３２への押圧力Ｆ１に抗して流体ノズル２１を旋回中心Ｏ回りに旋回（図１０では反時計回りに）させ、押圧力Ｆ１と浮力Ｆ２が釣り合う位置に空気遮蔽板３２を停止させる。すると、外周研削面Ｇａと溝端面Ｌａの間に微小隙間（０．２ミリ以下）が形成される。このとき、流体ノズル２１の先端からは、砥石ＧがワークＷを研削加工する研削点Ｐに向けてクーラントが供給され、このクーラント流は研削点Ｐ近傍の到達点Ｇｄで外周研削面Ｇａに到達する。そして、砥石随伴空気層２７は空気遮蔽板により遮断され到達点Ｇｄに到達しないため、流体ノズル２１から供給されたクーラント流は、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに確実に供給される。
【００４６】
さらに、砥石Ｇの回転中に径が変化すると、微小隙間が広がって浮力Ｆ２が小さくなり、空気遮蔽板３２は押圧力Ｆ１と浮力Ｆ２とを釣り合わせるべく、微小隙間を維持するように、スプリング６５の作用により外周研削面Ｇａに押し付けられる方向に移動する。このとき、流体ノズル２１の先端も同様に砥石Ｇの中心方向に旋回するため、クーラント流は研削点Ｐ近傍の到達点Ｇｄで外周研削面Ｇａに掛けられることになる。
【００４７】
このように、空気遮蔽板３２の動きに追従して流体ノズル２１が移動することにより、特に流体ノズル２１に駆動源を設けることなく、流体ノズルを砥石Ｇの径に追従して移動させることができる。従って流体ノズル２１は砥石Ｇの径に関わりなく、研削点Ｐにクーラントを確実に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る研削装置を示す側面図。
【図２】第１の実施形態１に係る空気遮蔽板の要部を示す図。
【図３】第１の実施形態１に係る空気遮蔽板の要部を示す図。
【図４】空気遮蔽板と砥石の間に形成される隙間と浮力の関係を示すグラフ。
【図５】空気遮蔽板に形成された浮力付与部の面積と浮力の関係を示すグラフ。
【図６】第１の実施形態１に係る制御装置のブロック図。
【図７】第１の実施形態１に係る研削装置の動作を説明するフローチャート。
【図８】第２の実施形態の構成を示す図。
【図９】第３の実施形態の構成を示す図。
【図１０】第４の実施形態の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ベッド、１１…砥石台、１２，１５…サーボモータ、１４…テーブル、１７…ワーク支持装置、１９…砥石ガード、２０…流体供給装置、２１…流体ノズル、２７…砥石随伴空気層、２９…電気モータ、３０…遮蔽機構、３１…保持部材、３２…空気遮蔽板、３４…スプリング、３５…開口溝、３５ａ…溝端部、３６…エアジェットノズル、３７…開閉弁、４０ａ，４０ｂ…デジタルサーボ制御装置、４１…ＣＮＣ装置、４２…ＰＬＣ装置、４３…入手出力装置、５０…電磁ソレノイド、６０…支持軸、Ｌａ…溝端面、Ｌｂ…面取り、Ｇ…砥石、Ｇａ…外周研削面、Ｇｄ…到達点、Ｐ…研削点、Ｗ…ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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